[发明专利]用于水力发电的齿轮泵

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种用于水力发电的齿轮泵单元。更具体地，双向 齿轮泵单元采用经改造的增压器来发电。

背景技术

通过应用利用水来转动涡轮机——其继而使发电机中的金属轴转 动——的简单概念，水力发电机利用能量来产生电力。涡轮机是水力发电 机的重要构件。涡轮机是利用流动的流体来产生电能的装置。部件之一是 转轮(runner)，其是涡轮机的将落下的水的能量转变为机械能的旋转部 件。

存在两种主要类型的水力涡轮机，即冲击式和反动式。冲击式涡轮机 利用水的速度来使转轮移动并排出处于大气压下的水。涡轮机的下游侧不 存在抽吸，并且水在撞击转轮之后从涡轮机壳体的底部流出。冲击式涡轮 机通常适合于高压头应用。

反动式涡轮机由压力和移动的水的组合作用产生动力。转轮直接布置 在流过叶片的水流中。反动式涡轮机通常用于压头比冲击式涡轮机低的部 位。反动式涡轮机必须被包围以容纳水压，或它们必须完全浸没在水流中。

现有的水力发电机在低(＜30m)和中(30-300m)压头应用中使用离 心装置，比如螺旋桨和叶轮。压头是由于涡轮机的进水口和水力涡轮机之 间的高度差而形成的压力。许多螺旋桨和叶轮型涡轮机需要高压头来有效 地工作，但许多地理位置不具有足够的高度变化以形成高压头。

为了形成压头，可以使水聚集或转移。因此，一些系统采用泵来使水 移动，以使得它能通过涡轮机。由于设置了针对于涡轮机的一组管道和转 移机构以及用于泵的第二组这种设备，这增加了复杂性。

发明内容

本发明提出了一种能够使大量水以双向方式移动的改进的齿轮泵和涡 轮机单元。该单元能通过冲击式和反动式涡轮机两者的利用属性而在高、 低压头应用中有效地工作。而且，该装置能以完全或部分浸没的方式工作 并且在根本没有浸没时能利用虹吸效应来工作。该装置能以任意取向安装， 从而缓解用于发电的精确对准的问题。

在一个实施例中，一种用于水力发电的齿轮泵单元可包括齿轮泵(131)。 所述齿轮泵(131)包括外壳(131B)，所述外壳包括流体入口(132)和 出口(135)。第一转子(133)位于所述外壳(131B)内，所述第一转子 包括多个径向地隔开的第一齿(133A，133B，133C)，其中所述多个径 向地隔开的第一齿沿顺时针方向螺旋地包绕在所述第一转子周围。第二转 子(134)位于所述外壳(131B)内，所述第二转子包括多个径向地隔开 的第二齿(134A，134B，134C)，其中所述多个径向地隔开的第二齿沿 逆时针方向螺旋地包绕在所述第二转子周围，并且其中所述多个第一齿与 所述多个第二齿啮合。轴(136)与所述第一转子(133)和所述第二转子 (134)操作性地连接。发电机(138)与所述轴(136)操作性地连接。控 制模块150与所述齿轮泵(131)操作性地连接并且构造成选择性地使所述 第一转子沿第一方向旋转且选择性地使所述第二转子沿第二方向旋转。所 述控制机构还布置成选择性地反转所述第一转子的旋转方向以及选择性地 反转所述第二转子的旋转方向。

一种水力发电齿轮泵单元(130)的操作方法包括向齿轮泵(131)的 外壳(131B)的入口(132)供给流体的步骤。流体通过使所述外壳(131B) 内的第一转子(133)旋转而移动通过所述外壳(131B)的腔室(131A)， 所述第一转子包括多个径向地隔开的第一齿(133A，133B，133C)。流 体通过同时使所述外壳(131B)内的第二转子(134)旋转而移动通过所 述外壳(131B)的腔室(131A)，所述第二转子包括多个径向地隔开的第 二齿(134A，134B，133C)。流体经所述齿轮泵外壳(131B)的出口(135) 排出。通过将所述第一转子的旋转能和所述第二转子的旋转能与发电机 (138)耦合来产生电力。通过反转所述第一转子和所述第二转子的旋转以 使流体从所述出口(135)移动到所述入口(132)来进行泵送。

应理解，前文的总体描述和下文的详细描述只是示范性和说明性的， 并非对权利要求的限制。

附图说明

结合在本说明书中并构成其一部分的附图示出了本发明的原理。

图1A是高压头水力发电系统的示意图。

图1B是高压头水力发电系统的可选示意图。

图2是齿轮泵单元的示意图。